JP2008055905A - Method of forming phase change ink image on self-laminating recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、室温では固体であり、高温では液体であるインク組成物(ink composition)を有して記録媒体上にイメージを作る方法に係る。本発明はまた、該インク組成物を有して記録媒体上にイメージを作るシステムに係る。 The present invention relates to a method of creating an image on a recording medium having an ink composition that is solid at room temperature and liquid at high temperature. The present invention also relates to a system for producing an image on a recording medium having the ink composition.
室温では固体であり、高温では液体であるインク組成物(「ホットメルト」又は「相変化インク」とも称される)を有して記録媒体上にイメージを作る方法は、US 6,497,940(特許文献1)より既知である。該特許文献1は、向上した透明度、表面ひっかきに対する向上した耐性、及び向上したインク付着性を有するインク組成物に対する記録媒体を記載する。記録媒体は、82−97重量%のシリカ、及び3−18重量%のPVA、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、メチルセルロース、又はゼラチンを有する、より低いレセプタ(lower receptor)層を有してコーティングされるポリエチレンテレフタレートの支持体を有する。任意の上方層は、32−70重量%のマトリックス高分子、15−52重量%の無機粒子材料、5−53重量%の軟質高分子混合を有する。「軟質高分子混合」という用語は、印刷のイメージ転写(image transfer)の段階中に軟化する高分子又は高分子の混合を記載する。軟化により、インク組成物及び上方層は、機械的耐久性を理由に化学的且つ物理的に合致することを可能とする。軟質高分子マトリクスは、インク組成物及びコーティングが密接に相関するよう十分に軟らかく、更に引っかき及び隣接するフィルムとのくっつきを防止するよう十分に剛性でなければならない。
A method for creating an image on a recording medium with an ink composition (also called “hot melt” or “phase change ink”) that is solid at room temperature and liquid at high temperature is described in US Pat. No. 6,497,940. (Patent Document 1). The
この既知の方法は、適切な機械的耐久性を得るよう適してはいるが、該方法の不利点は、例えば数週間又は数ヶ月間35℃において印刷された媒体を格納することによって印刷された媒体が熱的負荷を受ける際、印刷品質が劣化することである。例えば、光沢レベルが大幅に低減すること、また局所的アーチファクトが印刷されたイメージに生じることが分かる。
本発明は、既知の方法の不利点を克服するあるいは少なくとも緩和するホットメルトインクを有するイメージを得る向上された方法を与える、ことを目的とする。このため、上方に多孔性可溶層を有する支持体を有する記憶媒体を使用するインクジェット印刷方法が発明されている。当該方法は、インクジェットプリントヘッドを有してインク組成物の液滴を生成する段階、可溶層の表面に対してインク組成物の液滴を転写する(transfer)段階、可溶層に対して転写されたインクが可溶層の表面から離れて媒体へと入る(passes into)一方で可溶層が実質的に溶解されずに残るよう記録媒体を熱処理する段階、及び、インクが媒体へと入った際に保護用オーバーコート(protective overcoat)となるよう可溶層を溶解するよう記録媒体を処理する段階、を有する。 The present invention aims to provide an improved method of obtaining images with hot melt inks that overcomes or at least mitigates the disadvantages of known methods. For this reason, an ink-jet printing method has been invented that uses a storage medium having a support having a porous soluble layer above it. The method includes the steps of: generating an ink composition droplet with an inkjet printhead; transferring the ink composition droplet to the surface of the soluble layer; Heat-treating the recording medium such that the transferred ink passes into the medium away from the surface of the soluble layer, while the soluble layer remains substantially undissolved, and the ink enters the medium Treating the recording medium to dissolve the soluble layer so as to provide a protective overcoat upon entry.
当該方法を有すると、先行技術の方法と比較して、熱処理によりインクは媒体へと入り、実質的にはインクを有さない、即ち少なくとも(典型的にはホットメルトインクの90−99%を構成する)インクの溶融可能な溶剤組成物を有さない上方層が生じる。続いて、この上方層は、保護用オーバーコートとなるよう(任意で媒体の他の部分と共に)溶解され、該溶解は、多孔性層が溶解層となることを可能にする既知の物理的又は化学的方法によって行われ得る。このようにして、連続フィルム(即ち孔隙又は隙間が大部分は消えるところであるフィルム)は、環境と媒体において捕捉されるインクとの間の相互作用を実質的に遮断するよう作られる。大変優れた機械的耐久性の次に、大変耐久性のある高光沢は、比較的熱的負荷が高い環境下でさえも、本発明に従った方法を有して達成され得ると、考えられる。 With such a method, compared to prior art methods, the heat treatment causes the ink to enter the media and be substantially free of ink, ie at least (typically 90-99% of the hot melt ink. Consists of an upper layer that does not have an ink meltable solvent composition. This upper layer is then dissolved (optionally together with other parts of the medium) to become a protective overcoat, the dissolution being a known physical or chemical that allows the porous layer to become a dissolved layer. It can be done by chemical methods. In this way, a continuous film (i.e., a film where the pores or gaps mostly disappear) is made to substantially block the interaction between the environment and the ink trapped in the media. Next to very good mechanical durability, it is believed that very durable high gloss can be achieved with the method according to the present invention even in relatively high thermal environments. .
発明者は、多孔性可溶層、即ち流体インクの通過を可能にする孔隙又は隙間を有する層自体が、本発明を有して得られ得る結果に到達するよう十分ではない、ことを理解している。記録媒体が熱処理され、インクが可溶層の表面から離れて媒体へと入るようにすることは、必須である。さもなければ、インクは表面上に残り得、故にインクを有さない上方層が容易には与えられ得ない。しかしながら、熱処理は、可溶層が実質的に溶解せずに残る一方でインクが媒体へと入るようにされるべきである。このことによって、従来技術より既知であるインク及び可溶層の尚早すぎる融合は、防がれる。熱処理自体は、どの種類の処理にも制限されず、例えば放射線処理、接触処理、導電処理等であり得る。この処理は、インクが記録媒体の表面に対して転写される前(媒体の事前加熱)に、同時に、又はその後に行われ得るか、あるいは、かかる方法の組合せは、ホットメルトインクが媒体へと入ること及び可溶層の実質的な溶解の防止を可能にする媒体(の一部)の温度上昇に繋がる限り、使用され得る。 The inventor understands that a porous soluble layer, i.e., a layer having pores or gaps that allow the passage of fluid ink itself, is not sufficient to reach the results that can be obtained with the present invention. ing. It is essential that the recording medium is heat treated so that the ink enters the medium away from the surface of the soluble layer. Otherwise, the ink can remain on the surface and therefore cannot easily be provided with an upper layer without ink. However, the heat treatment should be such that the ink enters the medium while the soluble layer remains substantially undissolved. This prevents premature coalescence of the ink and soluble layer known from the prior art. The heat treatment itself is not limited to any kind of treatment, and may be, for example, radiation treatment, contact treatment, conductive treatment, or the like. This treatment can be performed before, simultaneously with, or after the ink is transferred to the surface of the recording medium (medium preheating), or a combination of such methods can be used to transfer the hot melt ink to the medium. It can be used as long as it leads to an increase in the temperature of (part of) the medium that allows it to enter and prevent substantial dissolution of the soluble layer.
本発明に従った方法において、多孔性層を溶解する処理は、インクを有さない上方層を作るようインクが媒体へと入るまで行われるべきではない。しかしながら、多孔性層を溶解する処理及びインクが媒体へと入り得るようにする熱処理が、例えば印刷された記録媒体を加熱された単一組のローラーを介して通すことによるワンステップ熱処理等によって達成され得る、ことは留意される。即ち、かかる加熱されたローラーを適用することによって、多孔性層の表面上に存在するインク液滴の粘性は、インクの融点を上回る(例えば融点が90℃であるインクを120℃まで加熱する)際に、典型的には約10mPa.sである値まで強制的に低減され得る。かかる高温はまた、例えば65℃であるガラス転移温度を有するポリエステル高分子から構成される可溶層を溶解するよう十分であり得るが、媒体への流体インクの移動に対する時間スケールは、可溶(高分子)層の溶解に対するタイムスケールより典型的には大幅に(10乃至1000倍)短い。故に、一見したところ単一の熱処理であるように考えられるものは、特定の環境下及び使用される正しい材料の選択を有して、インクを有さない上方層を与えるために媒体へとインクが入り得るようにする第1の処理として考えられ得、その後、閉じられた保護用オーバーコートを形成するよう、可溶層、即ち層のうちインクを有さない層の少なくとも上方部分を溶解する処理が続く。 In the method according to the invention, the treatment of dissolving the porous layer should not be performed until the ink has entered the medium so as to create an upper layer without ink. However, the process of dissolving the porous layer and the heat treatment that allows the ink to enter the medium are achieved, for example, by a one-step heat treatment by passing the printed recording medium through a heated set of rollers, etc. It is noted that it can be done. That is, by applying such a heated roller, the viscosity of the ink droplets present on the surface of the porous layer exceeds the melting point of the ink (for example, an ink having a melting point of 90 ° C. is heated to 120 ° C.). Typically about 10 mPa.s. It can be forced down to a value that is s. Such a high temperature may also be sufficient to dissolve a soluble layer composed of a polyester polymer having a glass transition temperature of, for example, 65 ° C., but the time scale for the transfer of fluid ink to the medium is soluble ( It is typically significantly (10 to 1000 times) shorter than the time scale for dissolution of the (polymer) layer. Thus, what appears to be a single heat treatment at first glance, has the choice of the correct material to be used in a particular environment and the ink to the media to give an ink-free upper layer Can then be considered as a first treatment to allow entry, and then dissolve at least the upper part of the fusible layer, i.e. the non-ink layer, of the layer so as to form a closed protective overcoat Processing continues.
室温では固体であり、高温では液体であるインク組成物は、一般的に既知である。かかるインク組成物の例は、EP 1 067 157、及び、Research Disclosure(米国、ニューヨーク、Park Avenue South在、Emsworth Design Inc.社発行)の2005年9月巻中の公開番号497067において与えられる。例示されるインクは、結晶基材料、非結晶質結合剤、及びゲル化剤の混合を有する。
Ink compositions that are solid at room temperature and liquid at high temperatures are generally known. Examples of such ink compositions are given in
インクジェットヘッドを用いてインク組成物を印刷するよう、インク組成物は、流体状態である必要がある。これは、インクの融点を上回る典型的には90乃至140℃である温度において作動し得るインクジェットヘッドの仕様を求めることになる。このため、流体インクを充填され且つノズルに対して接続される加熱された圧力チャンバを有するプリントヘッドが使用され得る。液滴を発する(fire a droplet)よう求められる圧力は、圧電変換器等である変換器をファイヤリングすること(firing a transducer)によって生成される。 In order to print the ink composition using an inkjet head, the ink composition needs to be in a fluid state. This would require an inkjet head specification that can operate at temperatures above the ink melting point, typically 90-140 ° C. For this reason, a printhead having a heated pressure chamber filled with fluid ink and connected to the nozzles can be used. The pressure required to fire a droplet is generated by firing a transducer, such as a piezoelectric transducer.
本発明に従った方法において使用される記録媒体は、多孔性可溶層に対して支持体を有する。かかる支持体は、不透明、半透明、又は透明であり得る。例えば、普通紙、樹脂コーティング紙、多種のプラスチックが使用され得る。該プラスチックは、ポリ(エチレンテレフタレート)等のポリエステル樹脂、ポリ(エチレンナフタレート)、ポリカーボネート樹脂、ポリ(テトラフルオロエチレン)等であるフッ素樹脂、金属フォイル、ビニル、繊維、層状又は共押出し支持体を有する。本発明の目的において支持体として使用され得るインクジェット紙はまた、2002年のTAPPI Coating Conferenceの議事録、即ちウェスタンミシガン大学のHyun−Kook Lee、Margaret Joyce、Paul Flemming、及びJohn Cameronによる記事において記載される。 The recording medium used in the method according to the invention has a support for the porous soluble layer. Such a support can be opaque, translucent, or transparent. For example, plain paper, resin-coated paper, and various plastics can be used. The plastic comprises a polyester resin such as poly (ethylene terephthalate), a fluoro resin such as poly (ethylene naphthalate), polycarbonate resin, poly (tetrafluoroethylene), metal foil, vinyl, fiber, layered or coextruded support. Have. Inkjet paper that can be used as a support for the purposes of the present invention is also described in the TAPPI Coating Conference proceedings in 2002, ie, articles by Western Michigan University Hyun-Kook Lee, Margaret Joyce, Paul Fleming, and John Cameron. The
可溶層は、可溶高分子粒子等を有し得る。粒子は、いかなる寸法も有し得、層として構成される際、該粒子は、孔隙又は隙間に対して与えられ、流体インクを媒体へと入らせてインクを有さない上方層を作らせ、また、溶解処理時に連続保護膜フィルムを形成するよう融合する。典型的な粒子寸法は、1乃至10マイクロメートル(micrometre)の範囲にある。 The soluble layer can have soluble polymer particles and the like. The particles can have any size, and when configured as a layer, the particles are applied to the pores or gaps, allowing fluid ink to enter the media, creating an ink free upper layer, Moreover, it fuse | melts so that a continuous protective film may be formed at the time of a dissolution process. Typical particle sizes are in the range of 1 to 10 micrometers.
US6,497,480は、支持体を有するインクジェット記録素子を説明する、ことが留意される。該支持体は、連続して、多孔性のインク保持層及び可溶多孔性インク輸送層(ink transporting layer)を有し、該インク輸送層は、可溶性高分子粒子及びフィルム形成疎水性結合剤を有する。US6,811,253は、インクジェット印刷方法を記載する。該方法は、インク受容層及び上方保護層を有する記録媒体上へと印刷する段階、及び、安定的なイメージ保護コーティングを形成するよう印刷されたイメージを加熱する段階を有する。上方保護層は、親水性結合剤を有する100−120℃であるフィルム形成温度を有する微粒子高分子ビードを有する。この発明は、インクジェットイメージを便利に保護する。 It is noted that US 6,497,480 describes an ink jet recording element having a support. The support has a porous ink retaining layer and a soluble porous ink transport layer in succession, the ink transport layer comprising soluble polymer particles and a film-forming hydrophobic binder. Have. US 6,811,253 describes an ink jet printing method. The method includes printing onto a recording medium having an ink receptive layer and an upper protective layer and heating the printed image to form a stable image protective coating. The upper protective layer has a particulate polymer bead having a film forming temperature of 100-120 ° C. with a hydrophilic binder. The present invention conveniently protects inkjet images.
しかしながらこれらの特許の技術的開示は、水又は溶剤ベースのインクの仕様に制限される。かかるインクは、固有特性においてのみではなく媒体上に印刷される際の反応においても、ホットメルトインクとは完全に異なる。特には、かかるインクは、専用のインクジェット光沢媒体上に印刷される際、光沢の劣化の問題を有さない。また、かかるインクは、室温では流体であるため、可溶インク輸送層を介してインク受容層へと容易に移動する。当然のことながら、いずれの参照も記録媒体へインクが入ることができる熱処理に関しては言及していない。故に、本発明に従った方法がかかる参照される文献の開示から既知ではなく、また未然に防がれるものではない。 However, the technical disclosure of these patents is limited to specifications for water or solvent based inks. Such inks are completely different from hot melt inks not only in their intrinsic properties, but also in their reaction when printed on media. In particular, such inks do not have the problem of gloss degradation when printed on dedicated inkjet glossy media. Further, since such ink is a fluid at room temperature, it easily moves to the ink receiving layer via the soluble ink transport layer. Of course, neither reference mentions a heat treatment that allows ink to enter the recording medium. Hence, the method according to the invention is not known from the disclosure of such referenced documents and is not prevented in advance.
本発明の一実施例では、使用される記録媒体は、基層及びその上方のインク受容層を有する支持体を有する。基層は、必要に応じて(適用に依存して)、適切な機械的強度又は他の特性を与えるよう適した層であり得る。インク受容層は、媒体へと入るインクを吸収するよう設計される。かかる吸収層は、このインクが該層において部分的又は完全に吸収され得るようインクと相互に作用する限り、多くの形状において構成され得る。更なる一実施例において、インク受容層は、微小孔性層である。かかる層は、(サブ)マイクロメートルの範囲の周囲で断面を有する孔隙又は隙間を有する。かかる層は、有機又は無機粒子を有し得、典型的には約1μm乃至約5μmである厚さを有する。使用され得る有機粒子は、アクリル樹脂、スチレン(styrenic)樹脂、セルロース誘導体、ポリビニル樹脂、エチレンアリル共重合体、及び、重縮合高分子を有する。インク受容層において使用され得る無機粒子の例には、シリカ、アルミナ、二酸化チタン、クレイ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、又は酸化亜鉛が有される。微小孔性インク受容層は、約20%乃至約100%の粒子及び約0%乃至約80%の高分子結合剤、望ましくは約80%乃至約95%の高分子粒子及び約20%乃至5%の高分子結合剤を有し得る。高分子結合剤は、親水性又は疎水性の高分子であり得(設計された受容媒体に対するインクの種類に依存する)、例えば、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(ビニルピロリドン)、ゼラチン、セルロースエーテル、ポリ(オキサゾリン)、ポリ(ビニルアセトアミド)、一部加水分解されたポリ(ビニルアセテート/ビニルアルコール)、ポリ(アクリル酸)、ポリ(アクリルアミド)、ポリ(アルキレンオキシド)、スルフォン化(sufonated)又はリン化(phosphared)ポリエステル及びポリエチレン、カゼイン、ゼイン、アルブミン、キチン、キトサン、デキストラン、ペクチン、コラーゲン誘導体、コロジアン(collodian)、寒天、クズウコン、グアール、カラギナン、トラガカント、キサンタン、ラムザン、及び同等のものである。 In one embodiment of the present invention, the recording medium used has a support having a base layer and an ink receiving layer thereon. The base layer may be a layer suitable to provide appropriate mechanical strength or other properties as required (depending on the application). The ink receiving layer is designed to absorb ink that enters the media. Such an absorbing layer can be configured in many shapes as long as the ink interacts with the ink so that it can be partially or completely absorbed in the layer. In a further embodiment, the ink receiving layer is a microporous layer. Such layers have pores or gaps having a cross section around the (sub) micrometer range. Such layers can have organic or inorganic particles and typically have a thickness that is from about 1 μm to about 5 μm. Organic particles that can be used include acrylic resins, styrene resins, cellulose derivatives, polyvinyl resins, ethylene allyl copolymers, and polycondensation polymers. Examples of inorganic particles that can be used in the ink receiving layer include silica, alumina, titanium dioxide, clay, calcium carbonate, barium sulfate, or zinc oxide. The microporous ink receptive layer comprises about 20% to about 100% particles and about 0% to about 80% polymeric binder, desirably about 80% to about 95% polymeric particles and about 20% to 5%. % Polymer binder. The polymeric binder can be a hydrophilic or hydrophobic polymer (depending on the type of ink for the designed receiving medium), for example, poly (vinyl alcohol), poly (vinyl pyrrolidone), gelatin, cellulose ether , Poly (oxazoline), poly (vinylacetamide), partially hydrolyzed poly (vinyl acetate / vinyl alcohol), poly (acrylic acid), poly (acrylamide), poly (alkylene oxide), sulfonated or Phosphorated polyester and polyethylene, casein, zein, albumin, chitin, chitosan, dextran, pectin, collagen derivatives, colloidian, agar, kuzukon, guar, carrageenan, tragacanth, xanthan, la Than, and is equivalent.
一実施例では、多孔性可溶層は、熱可塑性材料を有する。このことは、連続保護用オーバーコートを形成するよう熱処理が層を溶解するよう使用され得る、という利点を有する。可溶層を構成する材料は、原則的には、記録される媒体の具体的な適用に依存して、熱可塑性合成物のみから構成される熱可塑性材料、あるいは、高分子又は他の添加剤を(いかなる割合においても)形成するフィルム等と熱可塑性合成物との組合せから構成される熱可塑性材料であり得る。例えば、記録媒体が80℃を上回る温度を受ける場合、熱可塑性材料は、80℃、特には90℃を上回るガラス転移温度を有して使用される、ことが勧められる。適する熱可塑性合成物の例には、ポリエステル、ポリエステルアミド、ポリエチレン、及びポリウレタンが有される。 In one example, the porous soluble layer comprises a thermoplastic material. This has the advantage that heat treatment can be used to dissolve the layer to form a continuous protective overcoat. Depending on the specific application of the recording medium, the material constituting the fusible layer can in principle be a thermoplastic material composed solely of a thermoplastic compound, or a polymer or other additive. (In any proportion) may be a thermoplastic material composed of a combination of a film or the like and a thermoplastic composite. For example, if the recording medium is subjected to a temperature above 80 ° C., it is recommended that the thermoplastic material be used with a glass transition temperature above 80 ° C., in particular above 90 ° C. Examples of suitable thermoplastic composites include polyester, polyester amide, polyethylene, and polyurethane.
他の実施例では、可溶層は、スクリーン印刷技術を介して支持体上に与えられる。驚くべきことに、それ自体は周知であるスクリーン印刷技術を大変単純且つ便利な方途において使用することによって、孔隙率が与えられ、該孔隙率は、流体ホットメルトインクが記録媒体へと入り得るように適切である一方、適度な温度及び/又は圧力の上昇等である適度な負荷下において適切な溶解が可能であるよう十分に「密度が高い(dense)」ようにされる。樹脂のロッドコーティング、又は水性又は非水性の溶媒における樹脂分散(resin dispersions)等である他の技術は、任意で可溶層における孔隙又は隙間をこじ開ける(force)機械的方法に加えて、同一の結果に対して与えられ得るが、使用においてはより実際的ではない。 In other embodiments, the fusible layer is provided on the support via screen printing techniques. Surprisingly, the porosity is provided by using a screen printing technique known per se in a very simple and convenient way, so that the fluid hot melt ink can enter the recording medium. While being sufficiently “dense” to allow proper dissolution under moderate loads, such as moderate temperature and / or increased pressure. Other techniques, such as resin rod coating, or resin dispersions in aqueous or non-aqueous solvents, are optional in addition to mechanical methods that force pores or gaps in the soluble layer. Although it can be given for the result, it is less practical in use.
他の実施例では、インク組成物は、25℃での結晶フェーズにおいて得られ得る材料を少なくとも有する可溶融インク溶剤を有する。望ましくは、インク溶剤の結晶材料及び可溶層を構成する材料は、実質的には25℃では混合されない。即ち、両材料は、該温度では分子レベルにおいて自発的に混合しない。このようにして、耐久性は、更に向上される。 In another embodiment, the ink composition has a meltable ink solvent having at least a material that can be obtained in the crystal phase at 25 ° C. Desirably, the ink solvent crystalline material and the material comprising the soluble layer are substantially not mixed at 25 ° C. That is, both materials do not spontaneously mix at the molecular level at that temperature. In this way, the durability is further improved.
他の実施例では、可溶層は、50℃より高いガラス転移温度を有する材料を有する。このガラス転移温度を有して、媒体の束(a stack of media)が約50℃までの温度に対して露出される際に記録媒体がくっつくことは、防がれ得る。他方では、ガラス転移温度は、適度な温度上昇を適用することによって層の溶解を可能にするよう70℃より低い、ことが望ましい。 In other embodiments, the fusible layer comprises a material having a glass transition temperature greater than 50 ° C. With this glass transition temperature, the recording media can be prevented from sticking when the stack of media is exposed to temperatures up to about 50 ° C. On the other hand, it is desirable that the glass transition temperature be lower than 70 ° C. to allow the layer to melt by applying a moderate temperature increase.
本発明はまた、上方に多孔性可溶層を有する支持体を有する記録媒体上にイメージを作るシステムに係る。当該システムは、室温では固体であり高温では液体であるインク組成物の液滴を噴射するよう、並びに可溶層の表面に対して該液滴を転写するよう、調整されるインクジェットプリントヘッドを有する。当該システムは、任意で、可溶層に対する前出の転写の前にインク組成物の液滴を一時的に受容する中間部材を有し、更には、記録媒体を熱的に処理する熱処理素子と、制御配置と、輸送手段と、を有する。該制御配置は、熱処理素子を制御し、可溶層に対して転写されるインクが可溶層の表面から離れて媒体へと入る一方で、可溶層が実質的に溶解されずに残るようにする。輸送手段は、記録媒体をインク転写位置から溶解手段に近接する溶解位置まで輸送する(transport)。溶解手段は、保護用オーバーコートとなるよう可溶層を溶解するよう記録媒体を処理することができる。制御配置は、(ASICの形状等である)記録媒体の熱処理を制御するよう設計されるハードウェアの一部であり得る。しかしながら、制御配置は、単一のハードウェアである必要はなく、システムにわたって分配され得る。更には、かかる配置は、より小さい部分又はより大きい部分において、(汎用及び/又はプログラマブルである)1つ又はそれより多くのプロセッサ上で動くソフトウェアの形状において与えられ得る。該ソフトウェアは、対応するハードウェアを制御するよう使用される。全ての種類の制御配置は、本発明と一致して記録媒体の熱処理を適切に制御することができるよう適切に設計され得る。 The invention also relates to a system for producing an image on a recording medium having a support having a porous soluble layer above it. The system has an inkjet printhead that is tuned to eject droplets of an ink composition that is solid at room temperature and liquid at high temperatures, and to transfer the droplets to the surface of the soluble layer. . The system optionally includes an intermediate member that temporarily receives droplets of the ink composition prior to the preceding transfer to the fusible layer, and further includes a heat treatment element for thermally treating the recording medium. A control arrangement and a means of transport. The control arrangement controls the heat treatment element so that the ink transferred to the soluble layer leaves the surface of the soluble layer and enters the medium while the soluble layer remains substantially undissolved. To. The transporting means transports the recording medium from the ink transfer position to the dissolving position close to the dissolving means. The dissolving means can treat the recording medium to dissolve the soluble layer so as to be a protective overcoat. The control arrangement may be part of the hardware designed to control the heat treatment of the recording medium (such as the shape of an ASIC). However, the control arrangement need not be a single piece of hardware and can be distributed across the system. Furthermore, such an arrangement may be provided in the form of software running on one or more processors (general and / or programmable) in smaller or larger portions. The software is used to control the corresponding hardware. All types of control arrangements can be properly designed to properly control the heat treatment of the recording medium consistent with the present invention.
任意の中間部材は、ベルト又はドラムであり得、任意に、US2003/0234841A1(図1、要素14を参照)又はUS6,905,203(図1、要素1を参照)から既知である中間媒体等であるエラストマ上方層を有する。かかる中間媒体を使用する際、全体のイメージは、記録媒体に対して転写される前に中間部材上にプリントされ得る。中間部材を使用することは、工程が、特には紙からの埃によってノズルが詰まることに対して、より信頼性高くなり、記録媒体の種類における変化により依存しない、という利点を有する。 The optional intermediate member may be a belt or a drum, optionally an intermediate medium known from US 2003/0234841 A1 (see FIG. 1, element 14) or US 6,905,203 (see FIG. 1, element 1), etc. Having an elastomer upper layer. When using such an intermediate medium, the entire image can be printed on the intermediate member before being transferred to the recording medium. Using an intermediate member has the advantage that the process is more reliable and not dependent on changes in the type of recording medium, in particular for clogging of the nozzles due to dust from the paper.
本発明は、以下の非制限的である図及び例を用いて更に説明される。 The invention is further illustrated with the following non-limiting figures and examples.
例1は、本発明に従った方法における使用に対する記録媒体を作る工程を説明する。 Example 1 illustrates the process of making a recording medium for use in the method according to the invention.
例2は、本発明に従った方法を有して達成され得る結果を説明する。 Example 2 illustrates the results that can be achieved with the method according to the invention.
図1は、インクジェットプリンタを示す図である。この実施例によれば、該プリンタは、記録媒体2を支持し、且つそれをキャリッジ3に沿ってそれを輸送する使用されるローラー1を有する。キャリッジ3は、4つのプリントヘッド4a,4b,4c及び4dがはめ合わされている担体5を有する。各プリントヘッド4a,4b,4c,4dは、夫々の色、この場合ではシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、及びブラック(K)を夫々有する。プリントヘッド4a,4b,4c,4dは、各プリントヘッド4a,4b,4c,4dの後方に対してはめ合わせられている加熱素子9を使用して加熱される。プリントヘッド4a,4b,4c,4dの温度は、中央制御ユニット10(コントローラ)の適用によって適正レベルで保持される。ローラー1は、矢印Aによって示される通り、その軸の周囲に回転し得る。このようにして、受容媒体は、担体5に対して、またプリントヘッド4a,4b,4c,4dに対して(しばしばX方向として称される)サブスキャン方向において動かされ得る。キャリッジ3は、ローラー1に対して平行である両方向矢印Bによって示される方向において適した駆動機構(図示せず)を使用して反復的に(in reciprocation)動かされ得る。このようにして、担体5は、ガイドロッド6及び7にわたって動かされる。この方向は一般的に、メインスキャン方向又はY方向として称される。このようにして、受容媒体2は、プリントヘッド4a,4b,4c,4dによって完全にスキャンされ得る。図1中に示されるこの実施例によれば、各プリントヘッド4a,4b,4c,4dは、各々がそれ自体の出口開口(ノズル)8を有する複数の内部インクチャンバ(図示せず)を有する。この実施例におけるノズル8は、ローラー1の軸に対して垂直であるプリントヘッド毎に1列を形成する(即ち、該列はサブスキャン方向において延在する)。インクジェットの実際的な一実施例においては、プリントヘッド毎のインクチャンバの数は、何倍も多く、ノズル8は、2列又はそれより多くにわたって配置される。各インクチャンバは、圧電変換器(図示せず)を有する。該圧電変換器は、インクチャンバにおいて圧力波を生成し得、インク液滴が、受容媒体2の方向において関連付けられるチャンバのノズルから吐出されるようにする。該変換器は、中央制御ユニット10の適用によって関連付けられた電気駆動回路(図示せず)を介してイメージ方向に(image−wise)作動され得る。このようにして、インク液滴を有して作られるイメージは、受容媒体2上に形成され得る。受容媒体2がインクチャンバからインク液滴が吐出されるところであるかかるプリンタを使用して印刷される場合、この受容媒体2又はそのうちのある部分は、(仮想的に)ピクセルロー(pixel rows)及びピクセルカラム(column)の一定のフィールドを形成する固定位置へと分割される。一実施例によれば、ピクセルローは、ピクセルカラムに対して垂直である。故に作られる個々の位置は各々、1つ又はそれより多いインク液滴を与えられ得る。ピクセルロー及びピクセルカラムに対して平行である方向における長さのユニット毎の位置の数は、例えば400×600d.p.i.(「1インチあたりのドット数」)として示される印刷されたイメージの解像度として称される。インクジェットプリンタの一列のプリントヘッドノズル8をイメージ方向に作動させることによって、担体5が動いて受容媒体2に対して動かされる際、インク液滴を有して作られたイメージ又はそのうちのある部分は、記録媒体2上に形成されるか、あるいは、少なくともノズルの列の長さと同等の幅であるストリップ上に形成される。
FIG. 1 is a diagram illustrating an ink jet printer. According to this embodiment, the printer has a
ローラー1は、内部に放射線ヒーター12を備えられ、該ヒーターは、ローラーに接触する媒体に対して熱を放つローラーの周囲を加熱することによって受容媒体2を加熱するよう構成される。このようにして、記録媒体は、対応するインク液滴が記録媒体の表面に衝突した直後に、ホットメルトインクを媒体へと入れることを可能にするよう処理され得る。ヒーター12は、コントローラ10において組み入れられる1つの制御ソフトウェアによって制御される。この実施例では、ソフトウェアは、本発明に従って使用され得るプリンタ及び記録媒体において使用され得る多種の組合せのインクを有するメモリを活用する。各組合せは、ローラーの温度の専用の設定に関連され、該設定は、実施されるシステムにおいて直接制御されるべきパラメータである。即ち、ローラー表面の温度は、接触センサ(図示せず)を使用して測定され、事前にプログラムされた温度設定と比較される。事前にプログラムされた温度設定と測定された温度との間の差異に依存して、ヒーターは、必要な限りこの差異を小さくするよう制御される。
The
図2は、本発明の一実施例に従った記録媒体と相変化インクの相互作用の概略図である。図2Aは、基層15及びインク受容層16(本発明では支持体を共に形成する)、及び可溶層17を有する記録媒体を示す。この場合における基層は、単純な紙基板である。インク受容層は一般的に、10重量%のポリビニルアルコールにおいて300乃至30ナノメートルの範囲にある90重量%のシリカナノ粒子を有する、一般的に使用される構築である。結合剤率(binder fraction)に対して高重量率(high weight fraction)の微粒子材料は、優れたインク保持特性を有する高孔隙率の層をもたらす。
FIG. 2 is a schematic diagram of the interaction of a recording medium and phase change ink according to one embodiment of the present invention. FIG. 2A shows a recording medium having a
可溶層は、熱可塑性高分子粒子を有するフィルムである(ポリエステル樹脂;Mn=90、Tg=55℃)。かかる粒子は、2乃至5μmである平均寸法を有し、厚さ約20μmを有するフィルムを与えるよう、粒子の水性分散(aqueous dispersion)(水において10重量%の樹脂)から始まり、支持体上でロッドコーティングされる。可溶層17の上方には、記録媒体の表面上へと噴射された固体の相変化インク液滴の層(20)がある。
The soluble layer is a film having thermoplastic polymer particles (polyester resin; Mn = 90, Tg = 55 ° C.). Such particles have an average dimension of 2-5 μm and start with an aqueous dispersion of the particles (10% by weight resin in water) to give a film having a thickness of about 20 μm, on the support Rod coated. Above the
図2Bは、記録媒体の熱処理後の状況を表わす。可溶層の上方上あるインク液滴は、実質的に溶解されないで残る可溶層の表面から離れて、この場合はインク受容層16である記録媒体へと入っている。この特定の場合において、インクが媒体へと入った後、完全な可溶層は、実質的にインクを有さない。しかしながら、添付の請求項中に記載される本発明はまた、可溶層の上方層のみが実質的にインクを有さなくなることを範囲とする、ことは留意される。
FIG. 2B shows the situation after the heat treatment of the recording medium. The ink droplets above the soluble layer leave the surface of the soluble layer that remains substantially undissolved and enter the recording medium, in this case the
図2Cは、記録媒体の溶解処理後の状況を表わす。可溶層は、閉じられた保護用オーバーコート17’を形成するよう溶解されている。この場合は、完全な層17は、層17’となるよう溶解されている。しかしながら、添付の請求項中に記載される本発明はまた、可溶層の上方のインクを有さない層のみが保護用オーバーコートとなるよう溶解されることを範囲とする、ことが理解されるべきである。
FIG. 2C shows the situation after the dissolution treatment of the recording medium. The fusible layer is dissolved to form a closed protective overcoat 17 '. In this case, the
図3は、本発明に従ってイメージを作るシステムの概略図である。左手側には、図1を参照して詳述されたインクジェットプリンタは、その最も重要な構成部品、即ち記録媒体2及びプリントヘッド4のうちの1つを動かすよう最初に加熱されたローラー1を示すことによって、表わされる。このシステムは更に、ヘッドローラー36及びバックローラー35を有する溶解ローラー配置を有する。両ローラーは、適切な圧力供給手段(図示せず)によって(典型的には1メートルあたりライン圧力250ニュートン)僅かに押し合わされる。両ローラーは、この例では軟質シリコンエラストマ層(20ShA硬度)である弾性の表面層を与えられる。輸送ローラー1は、印刷された記録媒体2をインク転写位置30から溶解位置40まで輸送することができる。ローラーは、約140℃の温度まで加熱される。該温度は、この場合(可溶層に対して選択された樹脂は55℃のTgを有するポリエステル樹脂である)、連続的な保護用オーバーコートへと溶解するよう可溶層の少なくとも上方層を加熱するよう適切である。
FIG. 3 is a schematic diagram of a system for creating an image in accordance with the present invention. On the left hand side, the ink jet printer detailed with reference to FIG. 1 has a
例1は、本発明に従った方法における使用に対する記録媒体を作る工程を説明する。樹脂は、典型的には50乃至70℃であるTg(ガラス転移温度)を有して選択される。一例としては、国際特許出願PCT/EP2006/062614中の表2における樹脂番号3として例示されるポリエステル樹脂が、選択される。水における10%の樹脂分散(樹10重量%の樹脂)は、樹脂粒子が1ミクロン(micron)を下回る平均寸法(光散乱粒子寸法測定装置を有して容易に確認され得る)を有するよう作られる。この分散の粘性は、水自体の粘性と略同等であり、分散の外見は、乳状である。
Example 1 illustrates the process of making a recording medium for use in the method according to the invention. The resin is typically selected with a Tg (glass transition temperature) that is 50-70 ° C. As an example, a polyester resin exemplified as
スクリーンプリンタにおいて一般的に使用される清潔なスクリーンは、この場合ではKodak Instant Dry Glossyフォトペーパー190gである適切な基板の上部上に置かれる。基板を支持し且つスクリーンのフレームワーク上に適度の圧力を掛けることによって、スクリーンと基板との間に優れた接触があることは、保証される。この場合のスクリーンは、不活性繊維を有するモノフィラメントを有して作られる。該フィラメントは、20×20マイクロメートルの開口を残して幅が40ミクロンである。 A clean screen commonly used in screen printers is placed on top of a suitable substrate, in this case Kodak Instant Dry Glossy photo paper 190g. By supporting the substrate and applying moderate pressure on the screen framework, it is ensured that there is good contact between the screen and the substrate. The screen in this case is made with monofilaments having inert fibers. The filament is 40 microns wide leaving an opening of 20 x 20 micrometers.
樹脂分散は、基板からみて外方に向くスクリーンの側部上に適用され、まだ基板を濡らし得ないようにする。ゴムスキージを有して、分散は、1つの動作でスクリーン全体にわたって適用される。スキージが乾くとコーティングされる層において欠陥をもたらすため、スキージが乾かないことは重要である。余剰な分散は、基板と接触してしわ又は厚すぎるコーティングの層をもたらし得るため、スクリーンから取り除かれる。コーティング段階の後、スクリーン及び基板は、乾燥を可能にするよう適所に残される。これは、周囲条件下で行われ得る。乾燥後、スクリーンは取り除かれる。この方法は、支持体として基板上に可溶層を有する記録媒体をもたらし、可溶層は、一定のパターンにいて約40×40マイクロメートルの幅及び約15乃至20マイクロメートルの高さを有するポリエステル樹脂のドット、及び、ドット間において数ミクロンの空間を有する。ドットの厚さは、例えば分散における樹脂の量を変更することによって可変であり得る。 The resin dispersion is applied on the side of the screen facing away from the substrate so that it cannot yet wet the substrate. With a rubber squeegee, the dispersion is applied across the screen in one action. It is important that the squeegee does not dry, as drying the squeegee will cause defects in the layer being coated. Excess dispersion is removed from the screen because it can come into contact with the substrate and result in a layer of coating that is wrinkled or too thick. After the coating stage, the screen and substrate are left in place to allow drying. This can be done under ambient conditions. After drying, the screen is removed. This method results in a recording medium having a soluble layer on a substrate as a support, the soluble layer having a width of about 40 × 40 micrometers and a height of about 15-20 micrometers in a fixed pattern. Polyester resin dots and a space of several microns between the dots. The thickness of the dots can be variable, for example, by changing the amount of resin in the dispersion.
可溶層を得る他のコーティング技術はまた、成功裏に適用され得る。例えば、ロッドコーティング技術又はキャストコーティング技術は、両技術とも可溶材料に対する担体として水性又は非水性媒体から始まる際、本発明における使用に対する記録媒体を得るよう適用され得る、ことが認識される。本発明はまた、記録媒体の一部に対して適用され得る。例えば、オーバーコートが完全なイメージのうち特定のより小さなイメージ(例えば、高光沢に見えるべき、レターの上方における会社名)に対してのみ所望される場合媒体は、会社名に対応する位置においてのみ、可溶層を有して作られ得る。 Other coating techniques to obtain a soluble layer can also be successfully applied. For example, it is recognized that rod coating techniques or cast coating techniques can be applied to obtain a recording medium for use in the present invention when both techniques start with an aqueous or non-aqueous medium as a carrier for the soluble material. The present invention can also be applied to a part of a recording medium. For example, if the overcoat is desired only for certain smaller images of the complete image (eg, the company name above the letter that should appear high glossy), the media is only in the position corresponding to the company name Can be made with a soluble layer.
例2は、本発明に従った方法を有して達成され得る結果について説明する。上述された(例1)スクリーン印刷方法を有して、4つの記録媒体が作られる。可溶層に対して、4つの異なる種類の樹脂は選択される。即ち、国際特許出願PCT/EP2006/062614中の表2における樹脂番号3、該特許文献中の同一の表における樹脂番号1、900のMn(数平均分子量)及び65℃のTgを有するポリエステルアミド樹脂、並びに、(「Engage」の商標名でDow Chemical Corporation社から市販されている)部分結晶ポリオレフィン樹脂、である。
Example 2 illustrates the results that can be achieved with the method according to the invention. With the screen printing method described above (Example 1), four recording media are made. Four different types of resins are selected for the soluble layer. That is, polyesteramide resin having
かかる4つの材料は各々、表1中に与えられる通りの構成を有する3つの異なるホットメルトインクを有して印刷される。かかるインク組成物の各々は、結晶材料(K)、非結晶質材料(A)、及びゲル化剤(G)を有する。インク組成物は、インク組成物I及びIIIの場合においてはMacrolex Rot(Bayer社)、及び組成物IIの場合はOrasol Blau(Ciba−Geigy社)である染料(Kl)を与えられる。加えて、3つのインク組成物は、湿潤剤(V)BYK307(Byk Chemie社)を与えられる。結晶基材料(K)、非結晶質結合剤(A)、及びゲル化剤(G)の化学式は、EP 1 067 157の表2,3a及び1において夫々与えられる。
Each of the four such materials is printed with three different hot melt inks having the configuration as given in Table 1. Each of such ink compositions has a crystalline material (K), an amorphous material (A), and a gelling agent (G). The ink composition is provided with a dye (Kl) that is Macrolex Rot (Bayer) in the case of Ink Compositions I and III, and Orasol Blau (Ciba-Geigy) in the case of Composition II. In addition, the three ink compositions are provided with a wetting agent (V) BYK307 (Byk Chemie). The chemical formulas for the crystalline matrix material (K), the amorphous binder (A), and the gelling agent (G) are given in Tables 2, 3a and 1 of
熱負荷下で耐久性を試験するよう、プリントされ且つ現時点で「シールされた(sealed)」記録媒体は、温度45度におけるオーブンにもたらされる。画質は、24時間毎に検査される。画質の第1の関連特性は、光沢レベルである(例えば、TAPPI手順T 480 OM−92に従ってHunter75°光沢計を使用して測定され得る)。他の特性は、場合によってはインク溶剤における結晶質材料の結晶効果である白点がみられることである。最初の数日間は、光沢レベルの僅かな劣化(典型的には70乃至60%)が発生すると考えられる。しかしながら、この光沢における低減は、人間の裸眼では殆ど気付かれ得ない。その後光沢レベルは、800時間の熱負荷まで実質的に一定に保持される。人間の裸眼を有して気付かれ得る白点はない。 Printed and currently “sealed” recording media is brought into an oven at a temperature of 45 degrees to test durability under thermal load. Image quality is checked every 24 hours. The first relevant characteristic of image quality is the gloss level (eg, can be measured using a Hunter 75 ° gloss meter according to TAPPI procedure T 480 OM-92). Another characteristic is that, in some cases, white spots, which are the crystalline effect of the crystalline material in the ink solvent, are seen. During the first few days, a slight degradation of gloss level (typically 70-60%) will occur. However, this reduction in gloss is hardly noticeable by the naked human eye. The gloss level is then kept substantially constant up to a heat load of 800 hours. There is no white spot that can be noticed with the naked human eye.
2 受容媒体
15 基層
16 インク受容層
17’ 保護用オーバーコート層
20 インク液滴層
2 Receiving
Claims (9)
・ インクジェットプリントヘッドを有して前記インク組成物の液滴を生成する段階と、
・ 前記インク組成物の前記液滴を前記可溶層の表面に対して転写する段階と、
・ 前記可溶層に対して転写された前記インクが前記可溶層の前記表面から離れて前記媒体へと通る一方で、前記可溶層は実質的に溶解されずに残されるよう、前記記録媒体を熱処理する段階と、
・ 前記インクが前記媒体へと通った際、前記可溶層を保護的オーバーコートとなるよう溶解するよう前記記録媒体を処理する段階と、
を有する、
方法。 A method of creating an image on a recording medium having a support having a porous soluble layer thereon using an ink composition that is solid at room temperature and liquid at high temperature,
Generating droplets of the ink composition with an inkjet printhead;
Transferring the droplets of the ink composition to the surface of the soluble layer;
The recording so that the ink transferred to the soluble layer passes away from the surface of the soluble layer to the medium while the soluble layer remains substantially undissolved. Heat treating the medium;
Treating the recording medium to dissolve the soluble layer into a protective overcoat when the ink passes through the medium;
Having
Method.
請求項1記載の方法。 The recording medium used has a base layer and a support having an ink receiving layer above the base layer,
The method of claim 1.
請求項2記載の方法。 The ink receiving layer is a microporous layer;
The method of claim 2.
請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の方法。 The fusible layer has a thermoplastic material,
4. A method according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至4のうちいずれか一項記載の方法。 The fusible layer is provided on the support via a screen printing technique,
5. A method according to any one of claims 1 to 4.
請求項1乃至5のうちいずれか一項記載の方法。 The ink composition used has a meltable ink solvent having at least a material that can be obtained in the crystal phase at 25 ° C.
6. A method according to any one of claims 1-5.
請求項6記載の方法。 The crystalline material of the ink solvent and the material of the soluble layer are substantially immiscible at 25 ° C.
The method of claim 6.
請求項1乃至7のうちいずれか一項記載の方法。 The fusible layer comprises a material having a glass transition temperature higher than 50 ° C.,
8. A method according to any one of claims 1 to 7.
室温では固体であり高温では液体であるインク組成物の液滴を噴射するよう、並びに可溶層の表面に対して前記液滴を転写するよう、調整されるインクジェットプリントヘッドを有し、
任意で、前記可溶層に対する前記転写の前に前記インク組成物の前記液滴を一時的に受容する中間部材を有し、
更には、前記記録媒体を熱的に処理する熱処理素子と、制御配置と、輸送手段と、を有し、
前記制御配置は、前記熱処理素子を制御し、前記可溶層に対して転写される前記インクが前記可溶層の前記表面から離れて前記媒体へと入る一方で、前記可溶層が実質的に溶解されずに残るようにし、
前記輸送手段は、前記記録媒体を、インク転写位置から、前記可溶層を保護用オーバーコートとなるよう溶解するよう前記記録媒体を処理することができる溶解手段に近接する溶解位置まで輸送する、
システム。 A system for creating an image on a recording medium having a support having a porous soluble layer thereon,
An inkjet printhead that is tuned to eject droplets of an ink composition that is solid at room temperature and liquid at high temperatures, and to transfer the droplets to the surface of the soluble layer;
Optionally, an intermediate member that temporarily receives the droplets of the ink composition prior to the transfer to the soluble layer,
Furthermore, it has a heat treatment element for thermally treating the recording medium, a control arrangement, and a transportation means,
The control arrangement controls the heat treatment element such that the ink transferred to the soluble layer enters the medium away from the surface of the soluble layer, while the soluble layer is substantially To remain undissolved in the
The transport means transports the recording medium from an ink transfer position to a dissolution position proximate to a dissolution means capable of treating the recording medium to dissolve the soluble layer as a protective overcoat;
system.
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